车用动力电池回收利用 梯次利用 第5部分：可梯次利用设计指南 征求意见稿

1GB/TXXXXX—XXXX车用动力电池回收利用梯次利用第5部分：可梯次利用设计指南本文件规定了车用动力电池可梯次利用设计的术语和定义、通用要求、可梯次利用设计要求。本文件适用于新品动力蓄电池单体、模块和电池包的设计。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB17761电动自行车安全技术规范GB/T19596电动汽车术语GB/T20861废弃产品回收利用术语GB/T25978道路车辆标牌与标签GB/T30512汽车禁用物质要求GB/T32960.3电动汽车远程服务与管理系统技术规范第3部分：通讯协议及数据格式GB/T33598车用动力电池回收利用拆解规范GB/T33993-2017商品二维码GB/T34013电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸GB/T34014-2017汽车动力蓄电池编码规则GB/T36276电力储能用锂离子电池GB/T36672电动摩托车和电动轻便摩托车用锂离子电池GB/T36972电动自行车用锂离子蓄电池GB/T37133电动汽车用高压连接系统GB38031-2020电动汽车用动力蓄电池安全要求GB/T38661-2020电动汽车用电池管理系统技术条件QB/T4428电动自行车用锂离子电池产品规格尺寸YD/T2344.1通信用磷酸铁锂电池PACK第1部分：集成式电池PACKYD/T2344.2通信用磷酸铁锂电池PACK第2部分：分立式电池PACK3术语和定义GB/T19596、GB/T34013、GB20861、GB/T33598和GB38031界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1电池单体secondarycell2GB/TXXXXX—XXXX将化学能与电能进行相互转换的基本单元装置，通常包括电极、隔膜、电解质、外壳和端子，并被设计成可充电。[来源：GB38031-2020，3.1]3.2电池模块batterymodule将一个以上电池单体按照串联、并联或串并联方式组合，并作为电源使用的组合体。3.3电池包batterypack通常包括电池单体、电池管理模块（不含BCU）、电池箱及相应附件（冷却部件、连接线缆等具有从外部获得电能并可对外输出电能的单元。3.4电池系统batterysystem一个或一个以上的电池包及相应附件（管理系统、高压电路、低压电路及机械总成等）构成的能量存储装置。3.5拆卸remove将动力蓄电池从电动汽车上拆除并卸下的过程。3.6拆解dismantling将废旧动力蓄电池包（组）、模块进行解体的作业。3.7梯次利用echelonuse车用动力电池退役后，整体或经过拆解、分类、检测、重组与装配等相关工艺，能够以蓄电池包或蓄电池模块或蓄电池单体的形式再次应用到包括但不限于基站备电、储能、低速动力等相关目标领域的过程。[来源：GB/T34015.3—2021，3.1]3.8可梯次利用设计batterydesignforechelonuse在新品动力电池的设计和开发阶段，使其在退役后易于梯次利用的系统设计。4一般要求4.1.1应在满足电动汽车使用要求的前提下，按照优先梯次利用、后再生利用的设计原则，在动力蓄电池的产品结构、连接方式、使用寿命、工作电压和数据分析等方面进行相应的可梯次利用设计。4.1.2应尽量减少动力蓄电池的尺寸规格型号种类，减少动力蓄电池模块的尺寸规格种类。4.1.3采用多模块组成的电池包时，设计动力蓄电池模块时其额定电压宜不高于60V。3GB/TXXXXX—XXXX4.1.4模块额定电压高于60V时，应在动力蓄电池模块外表面标注模块的额定电压。4.1.5动力电池外壳应标示标牌与标签，标牌与标签性能应符合GB/T25978《道路车辆标牌与标签》相关要求，并提供产品的电子标识。4.1.6电池包箱体的标牌和标签宜注明的信息应包括但不限于下表1所规定的内容。表1动力电池生产企业及主机厂应提供的信息与标识要求123456789含有超过0.002%镉的电池，应标明有关金属的含有超过0.004%铅的电池，应标明有关金属的含有超过0.005%汞的电池，应标明有关金属的重量分数超过0.1%的重金属及关键原材料名称，请查阅使用说明书（安全标志参考GB1039当心高温（安全标志参考GB2894-200禁止蹬踏（安全标志参考GB2894-20084.1.3表1编不可潮湿（安全标志参考GB/T191-2禁止触摸（安全标志参考GB2894-20084.1.3表1编必须戴防护眼镜（安全标志参考GB2894-20084.当心爆炸（安全标志参考GB2894-2当心腐蚀（安全标志参考GB2894-24GB/TXXXXX—XXXX禁止烟火（安全标志参考GB2894-20084.1.3表1二维码标识应保证用户可以根据分级访问要求，允许用户访问对应动力蓄电池拆卸、拆解及电池管理系统的车载总线通来自跟踪记录的换电模式新能源汽车识别代号和动力蓄电池对于电池包，可以说明仅由合格技术人员提供服务。注意安全标志参考GB289420084.2.3表2，高压警告标志5可梯次利用设计要求5.1基本要求5.1.1动力蓄电池设计时应考虑的梯次利用应用场景应包括但不限于以下三个应用场景：通信基站备用电源、低速电动车动力电源和电力储能。5.1.2电池包生产企业宜向梯次利用企业开放其所使用的专用接插件信息，包括但不限于接插件型号、端子定义。5.1.3电池包及零部件材料有害物质应满足GB/T30512《汽车禁用物质要求》的要求。5.1.4进行电池包设计时，零部件宜选择具备可回收性的材料，进行电池包零部件选型时宜选择化学元素易于分离的原材料。5.1.5电池包、模组宜使用一定条件下可溶解的粘性（胶类）物质。5.2结构设计要求5.2.1结构设计时应遵循标准化、模块化、通用性及易拆解的原则。5.2.2对电池内部固定部件进行易拆解设计，包含但不限于以下设计方法：a）使不同材料的零部件之间便于拆分，尤其使金属材料易于分离；b）使具有不同再生利用特性的零部件之间便于拆解；c）使含有有害物质的零部件便于拆解；d）使含有贵重/稀有材料的零部件便于拆解；e）使易损坏、寿命相对较短的零部件便于拆解。5.2.3电池包及模块的结构设计需充分考虑拆解便利性。包括但不限于以下要求：a)单体在模块内的固定宜通过结构和摩擦力实现；b)电池包上盖与下箱体装配宜选择螺栓连接，不宜使用粘接胶进行密封，若需使用粘接胶，应满足工装工具拆解方便的要求；c)高压接插件应使用GB/T37133中的标准件，插头选择快插接头。5GB/TXXXXX—XXXX5.3电池包可整包梯次利用设计要求5.3.1电池包与车身连接固定的方式应易于将电池包无损拆卸，宜使用螺栓连接。5.3.2电池包设计时应便于通过检测设备对模块与单体进行一致性检测。5.3.3电池包的设计应便于更换部分电池模块和单体。5.3.4在电池包设计时，相关企业应及时报送、定向公开控制系统通信协议信息。5.3.5电池管理系统设计应满足附录A中的要求。5.4电池模块可梯次利用设计要求5.4.1电池模块应采用易从电池包中拆解取出的设计，电池模块之间宜选用易于拆解的连接方式。5.4.2电池模块设计时应便于通过检测设备对单体进行一致性检测。5.4.3电池模块梯次利用于通信基站备电时应满足以下要求：a）模块规格尺寸宜按照通信基站备用电源的免维护标准箱尺寸设计；b）模块电压宜设计为48V，或容易串联为48V的电压等级系列；c）电池模块的设计应在满足电动汽车使用要求的前提下，宜把单体电压、温度的采集做成标准接口，模块的正负极做成标准接口。5.4.4电池模块梯次利用于低速电动车时应满足下表2所示的要求：表2电池模块梯次利用于低速电动车时应满足的要求123求455.5电池单体可梯次利用设计要求5.5.1电池单体应采用易从电池模块中拆解取出的设计，电池单体之间宜选用易于拆解的连接方式。5.5.2单体宜采用标准型号的电池。5.5.3电池单体的尺寸宜易于再重组后尺寸和电压满足5.4.3与5.4.4的相关要求。6GB/TXXXXX—XXXX整包利用电池管理系统及远程监控数据设计要求A.1基于历史数据估计动力电池的健康状态A.1.1应基于新能源汽车终端上传的电池充放电监控数据，结合电动汽车多采用恒流充电的工况，获取稳定可靠的充电阶段数据。A.1.2应将终端记录的数据用于新能源整车厂和开放给梯次利用企业。梯次利用企业根据数据对电池的容量特征进行初步评估。该数据应可以支撑电池容量衰减特征分布的模拟计算过程。A.1.3监控数据可分成2个层级进行利用：1）可优先允许梯次利用企业提取充电过程有完整或近乎100%DOD充电的曲线；2）若无法获取完整充电数据，梯次利用企业结合不同款电池电压外特性，也可以选择线性度好的片段对终端记录数据进行提取和筛选，通过片段数据的充电容量与对应SOC的增量的比值，按照图A.1的流程对电池的实际可用容量Qc进行估算。A.1.4充电阶段的累计充电容量的计算公式见公式A.1：∆Q=∫Idt..........................................(A.1)式中，∆Q——充电阶段的累计充电容量；I——恒流充电的电流；dt——充电数据片段的起始和结束记录时间。A.1.5BMS应可以提供电池的SOC，若SOC来自于BMS的上报数据，其可能存在的偏差应按照下图A.1的方式进行修正。图A.1利用监控数据估计电池容量计算流程图7GB/TXXXXX—XXXXA.2电池管理系统可梯次利用设计功能要求电池管理系统设计应考虑可梯次利用过程，需要满足的功能要求包括以下内容：a)电池管理系统应满足GB/T38661—2020中的要求；b)电池管理系统的标志应置于电池管理系统产品的第一观察面，清楚可见，并且标志不易脱落；电池管理系统产品可以拆除、更换；c)电池管理系统宜具备SOH估算功能，其中SOH估算方法宜使用附录A.1中的方法进行估算；d)电池管理系统应具有接触器诊断和寿命统计功能，检测高压接触器的开关次数并记录到非易失存储器中，带载切断情况下接触器的寿命计数应折算成一个更大的循环次数；e)电池管理系统应具备单体、模组一致性识别功能，并能自动屏蔽异常电池，以利于后续模块与单体的梯次利用；f)电池管理系统应包括软件复位功能,以便梯次利用企业进行再使用准备、梯次利用准备、梯次利用和再制造时上传不同的电池管理系统软件；g)电池管理系统宜采用分布式架构，主控制器与采集控制器在控制逻辑上可实现解耦，便于梯次利用时安装新的电池管理系统；h)采集控制器采用标准化、模块化、通用化、智能化、可重用化设计，便于梯次利用时重新安装和维护；A.3电池管理系统可梯次利用设计通讯协议要求电池管理系统设计应考虑可梯次利用过程，需要满足的通讯协议要求包括以下内容：a)电池管理系统梯次利用通讯协议中应包含电动汽车梯次利用状态识别码,用于提示电池是否达到退役条件、是否符合后续梯次利用要求；b)电池管理系统采集控制器应具备地址自动分配功能，实现即插即用；c)电池管理系统应具备通过CAN总线实现本地程序刷写和升级的功能；d)电池管理系统可通过通讯接口读取相关信息；e)宜向梯次利用企业开放GB/T32960.3中定义的数据与表1中的数据；f)宜向梯次利用企业开放以下与BMS相关的信息如下表A.1所示。表A.1宜通过通信协议向梯次利用企业开放的数据12BMS硬件版本、BMS软件版本、BMS系3456788GB/TXXXXX—XXXX9模块单体电池最大电压、模块单体电池最